設想未來，電動汽車高度普及，每個人下班后給車充電的簡單舉動卻會給電網帶來災難性的負荷。但由于現有電網架構無法輕易改變，解決此問題的突破口只有在電動汽車的全新設計和能源轉換/使用效率的提升上。

隨著十三五綱要出臺，全面看好新能源車、儲能與能源服務領域。可以預見在未來的五年中，能源車的發展與改革將推動整個市場迎來新的征程，帶動相關標準與產業共同成長。其中新能源汽車(首推電池材料和車身設計理念革命)、大規模儲能、能源互聯網(首推能源服務)將迎來全面升級。

雖然當前政策層面給予新能源汽車行業大力支持，中國新能源汽車若想長遠健康的可持續發展，絕不僅僅是將普通的化石燃料車的動力源換成電池那么簡單。作為一個全新的新生事物，電動汽車亟需全新的“量身打造”的符合其自身特點的設計理念。目前電動汽車的能源利用率并不高，從本質上來說，電動汽車的電由消耗化石能源而來:如果從煤電廠獲得電能，熱效率為40%左右，而一般的汽油/柴油發動機的效率在20-30%左右，因此目前的電動汽車實為將熱效率從20-30%提升到40%，并不顯著，而更多的是把污染變相地從城市轉移到了地方。雖然從長遠看新能源汽車的效率還有很大的提升空間，但在目前能源架構下，總體的能源轉化率已很難進一步提升。最近特斯拉汽車被新加坡政府處以巨額罰款，也是因為從整個生產鏈和生命周期來看，新能源汽車反而比傳統汽車更消耗能源。如何借助多功能材料或多功能智能材料發展，使電動汽車的輕量化和智能化突破現有局限并達到一個新的高度，將成為未來的主要研發目標。

汽車的輕量化和安全性是兩個永恒的主題，而電動汽車當前的最大瓶頸之一是續航里程。如果有效地同時解決以上問題。需要全新的設計理念。

當前的汽車，每一部分都是實現單一功能，例如電池只是動力源，車身只是起到承載和安全的作用。設想一種全新的多功能理念：如果載人工具能做到結構材料與儲能材料的合一，車身的部分構件(如外殼和大梁)既能承受載荷，又是儲能電池，就創造了一個全新的未來的新能源汽車概念：車身即安全電池，安全電池即車身。一臺汽車全身都布滿了電池:電池既可以供電，電池之間還可以相互溝通和優化；有的電池供給車聯網，可以互相通訊；有的電池供娛樂系統；有的電池做動力電池。在發生碰撞事故時候，部分安全電池可以參與到吸收能量保護乘客當中來，而同時分布式電池的設計使得不會發生整車電控系統失靈的情況。這樣的一個系統將成為高度集成智能化、多動能化的“電動汽車2.0”概念。我們預期，在安全電池的推動下，部分傳統車身結構件可以被電池替代，而電池容量可以進一步增加；電池可以至少占據車身重量的60%以上，使續航里程達到800-1000公里，更好滿足人們日常出行的需要，同時兼顧了汽車輕量化和安全性，還解決了電動汽車最大的瓶頸。

電動汽車的智能化很大程度上需要依靠電池材料的革命來實現。未來的安全電池新材料將能夠在提供動力的同時保護車輛和乘客的安全。假如整個車身分布著電池，電像神經網一樣遍布車身，車身的每個部位既可以提供能源，也可以感知并優化自身功能，像生物體一樣能隨時驅動起來，這就是進一步的“電動汽車3.0”概念。在行駛過程中，每個部件都可以通過分布式電池和集成智能傳感器感應周圍的情況并反饋給中央電腦及時處理，優化形態，甚至可以與其他的載人工具“交流”，成為高度智能化的載人工具，優化整個交通生態系統，這將是一個全新的由多功能材料革命驅動的的藍圖。只有當材料承載實現多功能性，做到一舉多用，車輛的輕量化、安全化、智能化才能夠融合。而這正是引領新能源汽車的未來革命。

作者系材料學、力學專家，美國哥倫比亞大學終身教授，中組部“千人計劃”專家。

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